A kue waferharus melalui tiga perubahan untuk menjadi chip semikonduktor nyata: pertama, ingot berbentuk blok dipotong menjadi wafer; pada proses kedua, transistor diukir di bagian depan wafer melalui proses sebelumnya; akhirnya, pengemasan dilakukan, yaitu melalui proses pemotongan,kue wafermenjadi chip semikonduktor lengkap. Dapat dilihat bahwa proses pengemasan termasuk dalam proses back-end. Dalam proses ini, wafer akan dipotong menjadi beberapa chip heksagonal individu. Proses memperoleh chip independen ini disebut "Singulasi", dan proses menggergaji papan wafer menjadi kuboid independen disebut "pemotongan wafer (Die Sawing)". Baru-baru ini, dengan peningkatan integrasi semikonduktor, ketebalanwafer tipistelah menjadi semakin tipis, yang tentu saja membawa banyak kesulitan pada proses “singulasi”.
Evolusi pemotongan wafer
Proses front-end dan back-end telah berevolusi melalui interaksi dalam berbagai cara: evolusi proses back-end dapat menentukan struktur dan posisi chip kecil heksahedron yang dipisahkan dari die padakue wafer, serta struktur dan posisi bantalan (jalur koneksi listrik) pada wafer; sebaliknya, evolusi proses front-end telah mengubah proses dan metodekue waferpenipisan bagian belakang dan “die dicing” pada proses back-end. Oleh karena itu, tampilan kemasan yang semakin canggih akan berdampak besar pada proses back-end. Selain itu, jumlah, prosedur, dan jenis dicing juga akan berubah sesuai dengan perubahan tampilan kemasan.
Juru Tulis Memotong Dadu
Pada awalnya, “mematahkan” dengan menggunakan tenaga eksternal adalah satu-satunya metode pemotongan yang dapat membagikue waferke dalam cetakan heksahedron. Namun, metode ini memiliki kekurangan berupa terkelupasnya atau retaknya tepian serpihan kecil. Selain itu, karena gerinda pada permukaan logam tidak sepenuhnya dihilangkan, permukaan yang dipotong juga sangat kasar.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka muncullah metode pemotongan “Scribing” yaitu sebelum “dipecahkan” permukaannyakue waferdipotong hingga setengah dari kedalamannya. "Scribing", seperti namanya, mengacu pada penggunaan impeller untuk menggergaji (memotong setengah) sisi depan wafer terlebih dahulu. Pada awalnya, sebagian besar wafer di bawah 6 inci menggunakan metode pemotongan ini dengan terlebih dahulu "mengiris" di antara serpihan dan kemudian "mematahkan".
Pemotongan Pisau atau Penggergajian Pisau
Metode pemotongan "Scribing" secara bertahap berkembang menjadi metode pemotongan "Blade dicing" (atau penggergajian), yang merupakan metode pemotongan menggunakan bilah dua atau tiga kali berturut-turut. Metode pemotongan "Blade" dapat menggantikan fenomena serpihan kecil yang terkelupas saat "patah" setelah "scribing", dan dapat melindungi serpihan kecil selama proses "singulation". Pemotongan "Blade" berbeda dari pemotongan "dicing" sebelumnya, yaitu, setelah pemotongan "blade", tidak "patah", tetapi memotong lagi dengan bilah. Oleh karena itu, ini juga disebut metode "step dicing".
Untuk melindungi wafer dari kerusakan eksternal selama proses pemotongan, film akan diterapkan ke wafer terlebih dahulu untuk memastikan "singling" yang lebih aman. Selama proses "back grinding", film akan ditempelkan ke bagian depan wafer. Namun sebaliknya, dalam pemotongan "blade", film harus ditempelkan ke bagian belakang wafer. Selama eutektik die bonding (die bonding, memperbaiki chip yang terpisah pada PCB atau rangka tetap), film yang menempel di bagian belakang akan otomatis jatuh. Karena gesekan yang tinggi selama pemotongan, air DI harus disemprotkan terus menerus dari segala arah. Selain itu, impeller harus ditempelkan dengan partikel berlian sehingga irisan dapat diiris dengan lebih baik. Pada saat ini, potongan (ketebalan blade: lebar alur) harus seragam dan tidak boleh melebihi lebar alur dadu.
Selama ini, penggergajian telah menjadi metode pemotongan tradisional yang paling banyak digunakan. Keuntungan terbesarnya adalah dapat memotong sejumlah besar wafer dalam waktu singkat. Namun, jika kecepatan pemasukan irisan sangat ditingkatkan, kemungkinan terkelupasnya tepi chiplet akan meningkat. Oleh karena itu, jumlah putaran impeller harus dikontrol sekitar 30.000 kali per menit. Dapat dilihat bahwa teknologi proses semikonduktor sering kali merupakan rahasia yang terakumulasi secara perlahan melalui periode akumulasi dan coba-coba yang panjang (di bagian berikutnya tentang ikatan eutektik, kita akan membahas konten tentang pemotongan dan DAF).
Pemotongan sebelum penggilingan (DBG): urutan pemotongan telah mengubah metode
Bahasa Indonesia: Ketika pemotongan bilah dilakukan pada wafer berdiameter 8 inci, tidak perlu khawatir tentang terkelupasnya tepi chiplet atau retak. Namun saat diameter wafer meningkat menjadi 21 inci dan ketebalannya menjadi sangat tipis, fenomena terkelupas dan retak mulai muncul lagi. Untuk mengurangi dampak fisik pada wafer secara signifikan selama proses pemotongan, metode DBG "memotong dadu sebelum menggiling" menggantikan urutan pemotongan tradisional. Tidak seperti metode pemotongan "bilah" tradisional yang memotong terus menerus, DBG pertama-tama melakukan pemotongan "bilah", dan kemudian secara bertahap menipiskan ketebalan wafer dengan terus menipiskan sisi belakang hingga chip terbelah. Dapat dikatakan bahwa DBG adalah versi yang ditingkatkan dari metode pemotongan "bilah" sebelumnya. Karena dapat mengurangi dampak pemotongan kedua, metode DBG telah dipopulerkan dengan cepat dalam "pengemasan tingkat wafer".
Pemotongan Laser
Proses paket skala chip tingkat wafer (WLCSP) terutama menggunakan pemotongan laser. Pemotongan laser dapat mengurangi fenomena seperti terkelupas dan retak, sehingga memperoleh chip berkualitas lebih baik, tetapi ketika ketebalan wafer lebih dari 100μm, produktivitas akan sangat berkurang. Oleh karena itu, sebagian besar digunakan pada wafer dengan ketebalan kurang dari 100μm (relatif tipis). Pemotongan laser memotong silikon dengan menerapkan laser berenergi tinggi ke alur juru tulis wafer. Namun, saat menggunakan metode pemotongan laser konvensional (Laser Konvensional), lapisan pelindung harus diterapkan ke permukaan wafer terlebih dahulu. Karena memanaskan atau menyinari permukaan wafer dengan laser, kontak fisik ini akan menghasilkan alur pada permukaan wafer, dan fragmen silikon yang dipotong juga akan menempel di permukaan. Dapat dilihat bahwa metode pemotongan laser tradisional juga secara langsung memotong permukaan wafer, dan dalam hal ini, mirip dengan metode pemotongan "pisau".
Stealth Dicing (SD) adalah metode pemotongan bagian dalam wafer dengan energi laser terlebih dahulu, kemudian memberikan tekanan eksternal pada pita yang menempel di bagian belakang untuk memecahnya, sehingga memisahkan chip. Saat tekanan diberikan pada pita di bagian belakang, wafer akan langsung terangkat ke atas karena peregangan pita, sehingga memisahkan chip. Keunggulan SD dibandingkan metode pemotongan laser tradisional adalah: pertama, tidak ada serpihan silikon; kedua, kerf (Kerf: lebar alur scribe) sempit, sehingga lebih banyak chip yang bisa diperoleh. Selain itu, fenomena terkelupas dan retak akan sangat berkurang dengan menggunakan metode SD, yang sangat penting untuk kualitas pemotongan secara keseluruhan. Oleh karena itu, metode SD kemungkinan besar akan menjadi teknologi paling populer di masa mendatang.
Pemotongan Plasma
Pemotongan plasma adalah teknologi yang baru dikembangkan yang menggunakan plasma etching untuk memotong selama proses manufaktur (Fab). Pemotongan plasma menggunakan bahan semi-gas, bukan cairan, sehingga dampaknya terhadap lingkungan relatif kecil. Dan metode pemotongan seluruh wafer sekaligus diadopsi, sehingga kecepatan "pemotongan" relatif cepat. Namun, metode plasma menggunakan gas reaksi kimia sebagai bahan baku, dan proses etching sangat rumit, sehingga aliran prosesnya relatif rumit. Namun dibandingkan dengan pemotongan "pisau" dan pemotongan laser, pemotongan plasma tidak menyebabkan kerusakan pada permukaan wafer, sehingga mengurangi tingkat cacat dan memperoleh lebih banyak serpihan.
Baru-baru ini, karena ketebalan wafer telah dikurangi menjadi 30μm, dan banyak tembaga (Cu) atau bahan konstanta dielektrik rendah (Low-k) digunakan. Oleh karena itu, untuk mencegah gerinda (Burr), metode pemotongan plasma juga akan disukai. Tentu saja, teknologi pemotongan plasma juga terus berkembang. Saya percaya bahwa dalam waktu dekat, suatu hari tidak perlu lagi memakai masker khusus saat melakukan etsa, karena ini merupakan arah pengembangan utama pemotongan plasma.
Karena ketebalan wafer terus berkurang dari 100μm menjadi 50μm dan kemudian menjadi 30μm, metode pemotongan untuk mendapatkan chip independen juga telah berubah dan berkembang dari pemotongan "pecah" dan "pisau" menjadi pemotongan laser dan pemotongan plasma. Meskipun metode pemotongan yang semakin matang telah meningkatkan biaya produksi dari proses pemotongan itu sendiri, di sisi lain, dengan secara signifikan mengurangi fenomena yang tidak diinginkan seperti terkelupas dan retak yang sering terjadi pada pemotongan chip semikonduktor dan meningkatkan jumlah chip yang diperoleh per unit wafer, biaya produksi satu chip telah menunjukkan tren menurun. Tentu saja, peningkatan jumlah chip yang diperoleh per satuan luas wafer terkait erat dengan pengurangan lebar jalan dadu. Dengan menggunakan pemotongan plasma, hampir 20% lebih banyak chip dapat diperoleh dibandingkan dengan menggunakan metode pemotongan "pisau", yang juga merupakan alasan utama mengapa orang memilih pemotongan plasma. Dengan perkembangan dan perubahan wafer, tampilan chip dan metode pengemasan, berbagai proses pemotongan seperti teknologi pemrosesan wafer dan DBG juga bermunculan.
Waktu posting: 10-Okt-2024